Los Rayos Cósmicos Pueden Revelar Daños A Los Reactores Nucleares De Fukushima

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Las imágenes de muones que usan los rayos cósmicos que golpean la atmósfera de la tierra pueden ayudar a ver el daño dentro de los reactores nucleares de fukushima.

La radiación aún se está filtrando desde la planta nuclear de Fukushima Daiichi después de la fusión del tsunami de 2011 en Japón, lo que hace que cualquier evaluación de daños sea peligrosa tanto para humanos como para máquinas. En cambio, las partículas de alta energía creadas por los rayos cósmicos que golpean la atmósfera de la Tierra podrían proporcionar una imagen de rayos X del daño desde una distancia mucho más segura.

La tecnología capaz de aprovechar las partículas de muón de alta energía proviene del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL) en Nuevo México. Poco después del 11 de septiembre, el laboratorio de EE. UU. Desarrolló un detector de muones que podía detectar armas nucleares de uranio o plutonio escondidas dentro de contenedores de carga al rastrear las rutas cambiadas de muones fantasmales mientras viajaban a través de los materiales nucleares.

Ahora el equipo de Los Álamos está trabajando con los funcionarios japoneses para aplicar la misma idea para mirar dentro de la planta dañada de Fukushima. [Fugas de agua radioactiva de Fukushima: lo que sabemos]

"Suena bastante indignante si alguien dice: 'Puedo ver a través de esos 2 metros de concreto y 8 pulgadas de acero y ver el núcleo de los reactores con detectores ubicados fuera de su edificio'", dijo el físico de LANL Christopher Morris. "La gente comenzó muy escéptica".

Imágenes de partículas fantasmales

Un detector de muones inventado por primera vez en la década de 1950 ya ha permitido a los científicos mirar dentro de los volcanes y pirámides egipcias; el método busca cambios en la tasa de muones que pasan a través de estructuras causadas por materiales más densos que detienen algunas de las partículas.

Pero la tecnología LANL, llamada radiografía de dispersión de muones, ha demostrado ser mejor para detectar las diferencias entre materiales como las barras de combustible de uranio y el agua dentro de un reactor nuclear. La técnica de dispersión utiliza dos detectores para medir los caminos de entrada y salida de los muones, por lo que el método puede medir los cambios menos obvios en la dirección de un muón cuando la partícula elemental encuentra ciertos materiales. [Física loca: las pequeñas partículas más frescas de la naturaleza]

Dos detectores de muones grandes, ilustrados aquí, podrían operar para rastrear las partículas de alta energía llamadas muones que entran y salen de uno de los reactores de Fukushima.

Dos detectores de muones grandes, ilustrados aquí, podrían operar para rastrear las partículas de alta energía llamadas muones que entran y salen de uno de los reactores de Fukushima.

Crédito: Laboratorio Nacional Los Alamos

"Si desea ver contenedores de carga para bombas de uranio o plutonio blindado, la técnica de dispersión es muy superior", dijo Morris a WordsSideKick.com. "Es lo mismo para mirar un reactor".

Morris dirigió el desarrollo de la técnica de dispersión en Los Álamos hasta el punto en que ahora es una tecnología comercializada utilizada por el Departamento de Seguridad Nacional de los Estados Unidos. Pero acredita a su ex colega, Haruo Miyadera, por haber encabezado el esfuerzo por aplicar el detector de muones al caso de Fukushima, un escenario detallado en la edición de agosto de la revista AIP Advances.

Mirando dentro de un reactor

Miyadera se dio cuenta del poder de la radiografía de dispersión de muones para ayudar en la planta de Fukushima poco después del 11 de marzo de 2011, el terremoto y el tsunami dejaron a los reactores de la planta nuclear sin control. Él y el equipo de LANL primero calcularon el problema para convencerse a sí mismos de que el método podría revelar el daño del reactor desde fuera de los edificios del reactor.

Los investigadores pasaron a probar su tecnología "Muon Mini Tracker" en una maqueta de un reactor en LANL, así como en un reactor nuclear en funcionamiento en la Universidad de Nuevo México. Desde entonces, Miyadera ha dejado el laboratorio para regresar a Japón y trabajar con Toshiba Corporation en la posible implementación de una versión más grande de la tecnología en el sitio de Fukushima.

"Dado que la física utilizada en el método de dispersión de muones es relativamente simple, confiamos en nuestra técnica, no habrá ninguna sorpresa científica", dijo Miyadera. "De hecho, todos los desafíos están en la ingeniería, no en la ciencia".

Tales desafíos de ingeniería incluyen averiguar dónde instalar los detectores de muones cerca de la planta de Fukushima, construir un escudo de concreto para eliminar parte de la radiación y asegurar que los trabajadores que instalan los detectores no tengan largos períodos de exposición a la radiación.

Haruo Miyardera, autor principal del nuevo artículo del Laboratorio Nacional de Los Álamos que actualmente trabaja en Toshiba Corporation, frente a un dispositivo Mini Muon Tracker.

Haruo Miyardera, autor principal del nuevo artículo del Laboratorio Nacional de Los Álamos que actualmente trabaja en Toshiba Corporation, frente a un dispositivo Mini Muon Tracker.

Crédito: Laboratorio Nacional Los Alamos

Ayudando a Fukushima

Los funcionarios japoneses aún no han dado luz verde a la idea. Sin embargo, la empresa japonesa Tokyo Electric Power Co. (TEPCO) a cargo de la planta de Fukushima proporcionó fondos para llevar al equipo del Laboratorio Nacional de Los Álamos y sus equipos a Japón para realizar algunas mediciones in situ el verano pasado.

Toshiba también probó recientemente el rendimiento de los detectores de muones en un reactor nuclear de investigación propiedad de la compañía en Kawasaki, Japón. Esos resultados aún no se han publicado, pero el equipo de LANL confiaba en que las pruebas podrían ayudar a convencer a los funcionarios japoneses sobre el método del detector de muones.

Los detectores de muones podrían ser especialmente útiles para determinar el tamaño y la ubicación de los escombros en los edificios dañados del reactor de Fukushima, así como para calcular la cantidad de combustible nuclear que se ha derretido a través del recipiente a presión del reactor y ha caído en un pozo de hormigón. (Actualmente, TEPCO está luchando por contener fugas de agua radiactiva contaminada por el combustible).

El gobierno de Japón tiene como objetivo comenzar a retirar los escombros del sitio en 2020.Idealmente, los detectores de muones podrían ayudar a visualizar los reactores durante un período de varios meses entre 2015 y 2016, dijo Miyadera.

Los detectores de muones podrían ser útiles para futuras emergencias de reactores nucleares o incluso para revisiones de mantenimiento de rutina, incluso si no terminan desplegándose en el sitio de Fukushima, dijo Morris. Señaló que nadie ha muerto aún como resultado directo de la exposición a la radiación de la fusión de la planta nuclear de Fukushima, y ​​sugirió que la energía nuclear tiene un papel que desempeñar en un mundo que todavía depende en gran medida de las centrales eléctricas de carbón.

"Si podemos ayudar a limpiar este reactor y si eso ayuda a que la industria de los reactores se recupere para que dejemos de arrojar hollín y dióxido de carbono a la atmósfera, me sentiré muy satisfecho", dijo Morris.

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